Kinh nghiệm triển khai BIM tại nhiều dự án quy mô lớn cho thấy, phần lớn rủi ro về thiết kế và tổ chức thi công có thể được nhận diện trước khi đưa máy móc ra công trường. Điều này đang làm thay đổi cách nhà thầu quản lý tiến độ, chất lượng và dữ liệu dự án.
Khi Chính phủ ban hành lộ trình áp dụng BIM bắt buộc đối với các công trình cấp I trở lên từ năm 2025, nhiều doanh nghiệp xây dựng bắt đầu tiếp cận BIM như một yêu cầu kỹ thuật mới. Tuy nhiên, đối với những nhà thầu đang trực tiếp tham gia các dự án hạ tầng quy mô lớn, BIM không đơn thuần là việc chuyển từ bản vẽ 2D sang mô hình 3D.
Từ thực tiễn triển khai hàng loạt dự án như: Vành đai 4 vùng Thủ đô Hà Nội, cầu Cát Lái, cầu Long Hưng (Đồng Nai 2), Nhà ga T2 Đồng Hới, Nhà ga T3 Tân Sơn Nhất và Cảng hàng không quốc tế Long Thành cho thấy, vấn đề lớn nhất của các dự án hiện nay không phải thiếu công nghệ, mà là quản lý thông tin trong môi trường có hàng trăm kỹ sư, nhà thầu phụ, đơn vị thiết kế, tư vấn giám sát và chủ đầu tư cùng tham gia.
Quy mô dự án buộc cách làm phải thay đổi
Các dự án hạ tầng thế hệ mới ngày càng phức tạp hơn. Một dự án cầu hoặc sân bay không còn là câu chuyện của một vài bộ môn thiết kế riêng lẻ. Hàng chục chuyên ngành cùng tham gia, từ kiến trúc, kết cấu, nền móng, giao thông, cấp thoát nước, cơ điện đến tổ chức thi công. Trong môi trường đó, chỉ cần một thay đổi nhỏ ở một bộ môn cũng có thể kéo theo hàng loạt điều chỉnh ở các bộ môn khác.
Theo kinh nghiệm của Tổng công ty Xây dựng số 1 (CC1), BIM chỉ thực sự phát huy hiệu quả khi được triển khai ngay từ giai đoạn đầu của dự án. Điều này bắt đầu từ việc xác lập yêu cầu thông tin (EIR), quy trình phối hợp giữa các bên tham gia và xây dựng môi trường dữ liệu dùng chung (CDE) cho toàn bộ dự án.
Tại các dự án như: cầu Cát Lái, cầu Long Hưng hay Vành đai 4, việc áp dụng BIM từ giai đoạn thiết kế cơ sở giúp các bên cùng làm việc trên một nền tảng dữ liệu thống nhất thay vì trao đổi thông tin thông qua nhiều bộ hồ sơ riêng lẻ như trước đây.
Đây là thay đổi có ý nghĩa rất lớn, bởi trong các dự án truyền thống, nhiều xung đột chỉ được phát hiện khi công trình đã bước vào thi công. Khi đó, việc điều chỉnh thiết kế thường kéo theo phát sinh chi phí, ảnh hưởng tiến độ và làm gia tăng rủi ro.
Ngược lại, khi dữ liệu được mô hình hóa và phối hợp ngay từ đầu, các vấn đề có thể được phát hiện sớm hơn rất nhiều.
Một trong những kết quả đáng chú ý nhất mà CC1 ghi nhận trong quá trình triển khai BIM là khả năng phát hiện sớm các xung đột thiết kế. Theo số liệu tổng hợp từ các dự án, việc mô hình hóa và phối hợp thiết kế trên nền tảng BIM giúp phát hiện hơn 1.000 xung đột thiết kế trong mỗi dự án trước khi công trình bước vào giai đoạn thi công. Con số này cho thấy giá trị lớn nhất của BIM không nằm ở mô hình trực quan mà ở khả năng giảm thiểu các rủi ro phát sinh ngoài công trường.
Mỗi xung đột được xử lý ở giai đoạn mô hình có chi phí thấp hơn rất nhiều so với khi lỗi xuất hiện trong quá trình thi công. Nếu một va chạm giữa các hệ thống kỹ thuật chỉ mất vài phút để điều chỉnh trên mô hình, thì việc xử lý ngoài hiện trường có thể kéo theo thay đổi vật liệu, nhân lực, thiết bị và tiến độ thi công.
Đối với các công trình có giá trị đầu tư hàng nghìn tỷ đồng, chênh lệch này có thể rất lớn. Từ thực tế đó, BIM càng được triển khai sớm thì giá trị mang lại càng cao.
Từ quản lý mô hình đến quản lý dữ liệu
Con số hơn 1.000 xung đột thiết kế được phát hiện trước khi thi công là một trong những kết quả nổi bật nhất mà CC1 ghi nhận trong quá trình triển khai BIM tại các dự án quy mô lớn. Tuy nhiên, đó mới chỉ là phần nổi của vấn đề. Điều quan trọng hơn nằm ở chỗ các dự án hạ tầng hiện nay đã vượt quá khả năng quản lý bằng hồ sơ và bản vẽ truyền thống.
Các công trình như: Nhà ga T3 Tân Sơn Nhất, Cảng hàng không quốc tế Long Thành, Vành đai 4 vùng Thủ đô hay cầu Cát Lái đều có điểm chung là quy mô lớn, thời gian thi công kéo dài, nhiều gói thầu thành phần và sự tham gia của hàng trăm kỹ sư, nhà thầu phụ, đơn vị thiết kế, tư vấn giám sát và chủ đầu tư. Trong môi trường đó, chỉ cần một thay đổi nhỏ ở thiết kế cũng có thể tác động đến tiến độ, biện pháp thi công, khối lượng và chi phí của nhiều hạng mục liên quan.
Công trường hiện đại không thiếu dữ liệu mà thiếu dữ liệu thống nhất. Mỗi dự án đều tạo ra khối lượng thông tin rất lớn gồm: hồ sơ khảo sát, hồ sơ thiết kế, bản vẽ shopdrawing, hồ sơ quản lý chất lượng, hồ sơ vật liệu, dữ liệu thiết bị, tiến độ thi công và hồ sơ nghiệm thu. Vấn đề là các dữ liệu này thường nằm ở nhiều bộ phận, nhiều đơn vị và nhiều hệ thống khác nhau. Mỗi lần điều chỉnh thiết kế hoặc thay đổi biện pháp thi công đều kéo theo việc cập nhật hàng loạt hồ sơ liên quan.
Đây cũng là lý do CC1 coi môi trường dữ liệu dùng chung (CDE) là hạ tầng quan trọng không kém mô hình BIM. Mục tiêu không phải là số hóa thêm hồ sơ mà là bảo đảm toàn bộ các bên tham gia dự án cùng làm việc trên một nguồn dữ liệu thống nhất, được kiểm soát phiên bản và có khả năng truy xuất theo thời gian thực.
Từ góc nhìn đó, hơn 1.000 xung đột thiết kế được phát hiện trên mỗi dự án không nên hiểu đơn thuần là 1.000 lỗi kỹ thuật được sửa chữa, đó thực chất là hơn 1.000 rủi ro được loại bỏ trước khi máy móc và nhân lực được huy động ra công trường.
Một va chạm giữa kết cấu và hệ thống cơ điện có thể chỉ mất vài phút để điều chỉnh trên mô hình. Nhưng nếu được phát hiện khi công trình đã thi công, việc xử lý có thể kéo theo tháo dỡ, làm lại, điều chỉnh vật liệu, thay đổi biện pháp thi công và ảnh hưởng dây chuyền đến tiến độ của nhiều hạng mục khác.
Đối với các dự án có giá trị đầu tư hàng nghìn tỷ đồng như Long Thành, T3 Tân Sơn Nhất hay các công trình giao thông trọng điểm, mỗi xung đột được xử lý sớm đồng nghĩa với việc giảm một nguy cơ phát sinh chi phí và chậm tiến độ trong tương lai. Từ thực tiễn đó, BIM đang dần chuyển từ công cụ hỗ trợ thiết kế sang công cụ điều hành dự án.
Nếu trước đây mô hình BIM chủ yếu phục vụ kiểm tra và phối hợp thiết kế thì hiện nay dữ liệu từ BIM đang được sử dụng để mô phỏng trình tự thi công, nhận diện trước các điểm nghẽn về mặt bằng, phát hiện nguy cơ chồng chéo nguồn lực và dự báo các rủi ro có thể ảnh hưởng đến tiến độ tổng thể.
Theo cách tiếp cận này, BIM 4D không còn là công cụ trình diễn tiến độ bằng hình ảnh trực quan, giá trị lớn nhất nằm ở khả năng giúp ban điều hành nhìn thấy các vấn đề trước khi chúng xuất hiện ngoài hiện trường. Tương tự, BIM 5D không chỉ phục vụ bóc tách khối lượng mà trở thành công cụ đối chiếu giữa thiết kế, thi công và chi phí trong suốt quá trình thực hiện dự án.
Từ kinh nghiệm triển khai tại các dự án giao thông và hàng không quy mô lớn cho thấy, điều nhà thầu cần nhất không phải là một mô hình đẹp hơn mà là khả năng ra quyết định nhanh hơn và chính xác hơn. Giá trị của BIM vì vậy không được đo bằng số lượng mô hình được tạo ra mà bằng khả năng giảm rủi ro, kiểm soát tiến độ, kiểm soát chi phí và nâng cao hiệu quả phối hợp giữa các bên tham gia dự án. BIM đang chuyển từ công cụ phối hợp thiết kế sang công cụ điều hành dự án.
Những rào cản khi đưa BIM vào công trường
Tuy nhiên, mặc dù đạt được nhiều kết quả tích cực, quá trình triển khai BIM vẫn gặp không ít khó khăn. Rào cản đầu tiên là yếu tố con người, trong đó nhận thức về BIM tại hiện trường và ở cấp quản lý dự án chưa đồng đều. Tâm lý quen làm việc trên bản vẽ 2D vẫn tồn tại ở nhiều đơn vị. Trong khi đó, thị trường lại thiếu nguồn nhân lực BIM có đủ năng lực kỹ thuật và kinh nghiệm thực tiễn.
Rào cản thứ hai là quy trình. Nhiều dự án vẫn thiếu cơ chế quản lý dữ liệu thống nhất giữa chủ đầu tư, tư vấn và nhà thầu. Việc chia sẻ thông tin chưa thực sự đồng bộ dẫn đến nguy cơ phát sinh nhiều phiên bản dữ liệu khác nhau.
Rào cản thứ ba là hạ tầng số. Trong khi BIM tạo ra lượng dữ liệu rất lớn thì nhiều doanh nghiệp vẫn chưa có hệ thống lưu trữ, quản trị và khai thác dữ liệu phù hợp.
Đây mới là những thách thức lớn nhất của quá trình chuyển đổi số trong xây dựng.
Từ thực tiễn triển khai các dự án giao thông quy mô lớn, CC1 đề xuất một số định hướng phát triển trong giai đoạn tới.
Trước hết là chuẩn hóa dữ liệu BIM thông qua hệ thống thư viện cấu kiện, quy tắc đặt tên, quy trình kiểm soát chất lượng mô hình và áp dụng thống nhất tiêu chuẩn ISO 19650 trong quản lý thông tin.
Tiếp theo là xây dựng công trường số với sự tham gia của drone, UAV, robot và các thiết bị IoT nhằm thu thập dữ liệu theo thời gian thực, phục vụ cảnh báo sớm tiến độ và các nguy cơ phát sinh trên công trường.
Song song với đó là phát triển nguồn nhân lực BIM theo ba cấp độ gồm: (i) lãnh đạo quản lý, (ii) đội ngũ mô hình hóa tại văn phòng và (iii) lực lượng hiện trường trực tiếp khai thác dữ liệu số.
Đáng chú ý, CC1 cũng đặt mục tiêu ứng dụng trí tuệ nhân tạo và phân tích dữ liệu lớn trên cơ sở dữ liệu BIM được tích lũy qua nhiều năm nhằm dự báo rủi ro tiến độ, nhận diện sớm các nguy cơ phát sinh chi phí và hỗ trợ quá trình ra quyết định ở cấp tập đoàn.
Xa hơn, doanh nghiệp định hướng chuyển đổi từ BIM sang AIM (Asset Information Model) - mô hình thông tin tài sản phục vụ quản lý, bảo trì và vận hành công trình trong toàn bộ vòng đời khai thác. Đây cũng là xu hướng đang được nhiều tổ chức hạ tầng trên thế giới theo đuổi.
Từ kinh nghiệm của CC1 có thể thấy, BIM không phải đích đến cuối cùng. Điều quan trọng hơn là hình thành được hệ sinh thái dữ liệu xuyên suốt từ thiết kế, thi công đến vận hành. Khi dữ liệu được quản lý thống nhất và khai thác hiệu quả, công trình không chỉ được xây dựng tốt hơn mà còn có thể được vận hành hiệu quả hơn trong nhiều thập kỷ sau khi hoàn thành.
